Innehåll
Räkna ut hur mycket vikt en bro kan ha beror på hur den svarar på spänningen och belastningen på bilar och andra fordon som passerar den. Men för de flesta mindre förändringar i stress, behöver du en spänningsmätare som kan ge dig värden på stress som är mycket mindre. Mikrostrain-värdet hjälper dig med det.
Micros
Påfrestning mäts med "sigma" σ = F / A för styrkan F på ett objekt och området EN över vilken kraften appliceras. Du kan mäta stressen på detta enkelt sätt om du känner till kraft och område. Detta ger belastning samma enheter som tryck. Detta innebär att du kan lägga till tryck på ett objekt som ett sätt att mäta spänningen på det.
Du kan också ta reda på hur mycket belastning som finns på ett material med hjälp av belastningens värde, mätt med "epsilon" ε = ΔL / L för förändring i längd AL av ett material när det är under spänning dividerat med den faktiska längden L av materialet. När ett material komprimeras i en viss riktning, såsom vikten på bilar på en bro, kan själva materialet expandera i riktningarna vinkelrätt mot vikten. Detta svar på sträckning eller komprimering, känd som Poisson-effekt, låter dig beräkna belastningen.
Denna "deformation" av materialet sker på mikronivå för mikrostraineffekter. Medan ansträngningsmätare i normalstorlek mäter förändringar i materialets längd i storleksordningen en millimeter eller tum, används mikrostängsmätare för längder av mikrometer (med den grekiska bokstaven "mu") μm för förändring i längd. Detta skulle innebära att du skulle använda värden på ε i storleksordningen 10-6 i storlek för att få mikroström μ__ε. Omvandla mikrostrain till stam betyder att multiplicera värdet på mikroström med 10-6.
Microstrain-mätare
Ända sedan den skotska kemisten Lord Kelvin upptäckte att metalliskt ledande material under mekanisk belastning visar en förändring i elektrisk motstånd har forskare och ingenjörer undersökt detta förhållande mellan spänning och elektricitet för att dra fördel av dessa effekter. Elektriskt motstånd mäter en trådmotstånd mot flödet av elektrisk laddning.
Strainmätare använder en zigzig form av tråd så att du, när du mäter det elektriska motståndet i tråden när strömmen flyter genom den, kan mäta hur mycket belastning som läggs på tråden. Den sicksackgitterliknande formen ökar trådens ytareal parallellt med spänningens riktning.
Microstrain-mätare gör samma sak, men mäter ännu mer små ändringar i elektrisk motstånd mot objektet, t.ex. mikroskopförändringar i en objekts längd. Spänningsmätare utnyttjar förhållandet så att belastningen på ett föremål överförs till spänningsmätaren ändrar mätaren sitt elektriska motstånd i proportion till spänningen. Strainmätare hittar användningar i balanser som ger exakta mätningar av en objekts vikt.
Exempel på problem med stammmätare
Exempel på problem med stammmätare kan illustrera dessa effekter. Om en töjningsmätare mäter en mikroström på 5_μ__ε_ för ett material med en längd på 1 mm, med hur många mikrometer förändras materialets längd?
Konvertera mikrostammen till sil genom att multiplicera den med 10-6 för att få ett töjningsvärde på 5 x 10-6och konvertera 1 mm till meter genom att multiplicera den med 10-3 att få 10-3 m. Använd ekvationen för stam att lösa för AL med 5 x 10-6 = AL / 10-3 m_. Lös för _ΔL som (5 x 10)-6) x (10-3) för att få 5 x 10-9 m, eller 5 x 10-3 um _._